DE102004053271A1 - Electrohydraulic servo valve - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Servoventil (1) einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem elektrisch ansteuerbaren Schaltventil (3) und einem hydraulisch ansteuerbaren Steuerventil (4). Das Schaltventil (3) weist einen elektromagnetischen oder piezoelektrischen Aktor (5) und einen damit antriebsgekoppelten Aktorkolben (6) auf, der zumindest teilweise in einem Aktorkolbenraum (8) des Schaltventils (3) angeordnet ist und der eine Steuerraumverbindung (7) zwischen einem Steuerraum (9) des Steuerventils (4) und dem Aktorkolbenraum (8) steuert, wobei der Aktorkolbenraum (8) mit einem aktorseitigen Rücklauf (17) verbunden ist. Das Steuerventil (4) weist einen Steuerkolben (18) auf, der den Steuerraum (9) stirnseitig begrenzt und der eine Druckraumverbindung (20) zwischen einem steuerventilseitigen Rücklauf (22) und einem Druckraum (21) des Steuerventils (4) steuert. An den Druckraum (21) ist eine Steuerleitung (24) angeschlossen, die mit einem Druckübersetzer und/oder mit wenigstens einer Düsennadel so verbunden ist, dass eine Druckabsenkung in der Steuerleitung (24) den Druckübersetzer zur Erzeugung eines Einspritzdrucks und/oder die Düsennadel zum Öffnen wenigstens eines Spritzlochs ansteuert. DOLLAR A Um den Aktor (5) vor Druckspitzen zu schützen, ist der aktorseitige Rücklauf (17) an den steuerventilseitigen Rücklauf (22) angeschlossen, wobei der aktorseitige Rücklauf (17) ein zum ...The invention relates to an electrohydraulic servo valve (1) of a fuel injection device for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, with an electrically controllable switching valve (3) and a hydraulically controllable control valve (4). The switching valve (3) has an electromagnetic or piezoelectric actuator (5) and a drive piston coupled thereto (6), which is at least partially disposed in an actuator piston chamber (8) of the switching valve (3) and a control chamber connection (7) between a control chamber (9) of the control valve (4) and the actuator piston chamber (8) controls, wherein the Aktorkolbenraum (8) with an actuator-side return (17) is connected. The control valve (4) has a control piston (18) which delimits the control chamber (9) at the end and which controls a pressure chamber connection (20) between a control valve-side return (22) and a pressure chamber (21) of the control valve (4). To the pressure chamber (21) a control line (24) is connected, which is connected to a pressure booster and / or with at least one nozzle needle so that a pressure reduction in the control line (24) the pressure booster for generating an injection pressure and / or the nozzle needle for Open at least one injection hole drives. DOLLAR A In order to protect the actuator (5) from pressure peaks, the actuator-side return (17) is connected to the control valve-side return (22), wherein the actuator-side return (17) is connected to the ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Servoventil einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The present invention relates to an electro-hydraulic servo valve a fuel injection device for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, having the features of the preamble of claim 1.
Aus
der
Das Steuerventil ist mit einem Steuerkolben ausgestattet, der den genannten Steuerraum stirnseitig begrenzt und der eine Druckraumverbindung zwischen einem steuerventilseitigen Rücklauf und einem Druckraum des Steuerventils steuert. An diesen Druckraum ist eine Steuerleitung angeschlossen, die mit einem Druckübersetzer der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und/oder mit wenigstens einer Düsennadel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung so verbunden ist, dass eine Druckabsenkung in der Steuerleitung den Druckübersetzer zur Erzeugung eines Einspritzdrucks bzw. die Düsennadel zum Öffnen wenigstens eines Spritzlochs ansteuert.The Control valve is equipped with a control piston, the said Control chamber frontally limited and a pressure space connection between a return valve-side return and a pressure space of the control valve controls. At this pressure room is a control line connected to a pressure intensifier the fuel injection device and / or at least one Nozzle needle of the fuel injector is connected so that a pressure drop in the control line the pressure intensifier for generating an injection pressure or the nozzle needle for opening at least one Spray hole drives.
Die beiden Rückläufe arbeiten bei geöffneten Ventilen auf unterschiedlichen Druckniveaus. Der aktorseitige Rücklauf arbeitet auf einem vergleichsweise niedrigen Druckniveau. Dabei ist von besonderer Bedeutung, dass der Druck im aktorseitigen Rücklauf bei geöffnetem Schaltventil einen großen Einfluss auf die Funktion des Schaltventils ausübt. Insbesondere kann ein überhöhter Druck im Aktorkolbenraum die ordnungsgemäße Funktion des Schaltventils stark beeinträchtigen. Im Unterschied dazu herrscht im steuerventilseitigen Rücklauf ein deutlich höherer Druck, wobei es über die Steuerleitung zusätzlich zu vergleichsweise hohen Druckspitzen kommen kann. Um eine Wechselwirkung zwischen den beiden Rückläufen zu vermeiden, sind beim bekannten Servoventil die beiden Rückläufe aus einem das Schaltventil und das Steuerventil enthaltenden Ventilkörper separat herausgeführt und nicht oder nur bei einem vergleichsweise großen Abstand vom Aktorkolbenraum miteinander gekoppelt. Der Aufbau des bekannten Sevoventils bzw. einer damit ausgestatteten Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch vergleichsweise bauraumintensiv.The both returns work with open valves at different pressure levels. The actuator return works at a comparatively low pressure level. It is of particular importance that the pressure in the actuator-side return is open Switching valve a big one Influence on the function of the switching valve exerts. In particular, an excessive pressure in the Aktorkolbenraum the proper operation of the switching valve severely impair. In contrast, there is a return in the control valve return significantly higher pressure, it's over the control line in addition can come to relatively high pressure peaks. To an interaction between the two returns Avoid the two returns are in the known servo valve a valve body containing the switching valve and the control valve separately led out and not or only at a relatively large distance from Aktorkolbenraum coupled together. The structure of the known Sevoventils or a fuel injection device equipped with it is characterized comparatively space-consuming.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Das erfindungsgemäße Servoventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat dem gegenüber den Vorteil, dass das Servoventil bzw. eine damit ausgestattete Kraftstoffeinspritzeinrichtung vergleichsweise kompakt aufgebaut werden kann. Erreicht wird dies dadurch, dass zum einen der aktorseitige Rücklauf an den steuerventilseitigen Rücklauf angeschlossen ist und dabei ein zum Aktorkolbenraum hin sperrendes Rückschlagsperrventil enthält und/oder gedrosselt ist. Zum andern kommuniziert der Aktorkolbenraum mit wenigstens einem Ausgleichsraum, in dem zumindest ein elastisch komprimierbarer Ausgleichskörper angeordnet ist. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass die unterschiedlichen Druckniveaus in den Rückläufen nur beim Öffnen des Schaltventils und des Steuerventils auftreten. In diesem Fall sind die beiden Rückläufe über das Rückschlagsperrventil bzw. über die Drosselung voneinander, zumindest im Hinblick auf Druckspitzen, entkoppelt. Der komprimierbare Ausgleichskörper ermöglicht bei geöffnetem Schaltventil eine Vergrößerung des im Aktorkolbenraums zur Aufnahme von Kraftstoff aus dem Steuerraum zur Verfügung stehenden Volumens. Auf diese Weise kann der Atkorkolbenraum auch dann vom Steuerraum kommenden Kraftstoff aufnehmen, wenn der aktorseitige Rücklauf durch den im steuerventilseitigen Rücklauf überhöhten Druck gesperrt ist. In diesem Fall wird der Ausgleichskörper komprimiert und gibt dadurch das benötigte zusätzliche Volumen frei. Da es aufgrund der erfindungsgemäßen Bauweise nicht mehr erforderlich ist, die beiden Rückläufe erst bei einem relativ großen Abstand vom Aktorkolbenraum miteinander zu verbinden, kann das erfindungsgemäße Servoventil vergleichsweise kompakt bauen. Gleichzeitig werden über das Rückschlagsperrventil bzw. die Drosselung im aktorseitigen Rücklauf nachteilige Auswirkungen des im steuerventilseitigen Rücklauf überhöhten Druckniveaus auf die Funktionsweise des Schaltventils ausgeschlossen oder zumindest reduziert.The Servo valve according to the invention With the features of claim 1 has the advantage over that of the servo valve or a fuel injection device equipped therewith comparatively can be built compact. This is achieved by the fact that on the one hand the feedback on the part of the actuator to the control valve side return is connected and thereby blocking the Aktorkolbenraum out Check stop valve contains and / or throttled. On the other hand, the actuator piston chamber communicates with at least one compensation space, in which at least one elastic Compressible compensation body is arranged. The invention is based on the knowledge that the different pressure levels in the recirculation only when opening the switching valve and the control valve occur. In this case, the two are Returns over the Check stop valve or over the throttling of each other, at least with regard to pressure peaks, decoupled. The compressible balancing body allows when open Switching valve an enlargement of the in Aktorkolbenraums for receiving fuel from the control room to disposal standing volume. In this way, the at-cork piston space can also then pick up fuel coming from the control room when the actuator-side return by the excessive pressure in the control valve side return Is blocked. In this case, the compensation body is compressed and thereby gives the needed additional Volume free. Since it is no longer necessary due to the construction according to the invention is, the two returns only at a relatively large Distance from Aktorkolbenraum connect to each other, the servo valve according to the invention build comparatively compact. At the same time, about the Check stop valve or the throttling in the actuator-side return disadvantageous effects of the pressure in the control valve side return excessive pressure levels on the operation of the switching valve excluded or at least reduced.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der aktorseitige Rücklauf innerhalb eines Ventilkörpers, der das Steuerventil und das Schaltventil enthält, an den steuerventilseitigen Rücklauf angeschlossen sein. In der Folge ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise für das Servoventil.According to one particularly advantageous embodiment can the actuator-side return within a valve body, which contains the control valve and the switching valve, connected to the control valve side return be. As a result, results in a particularly compact design for the Servo valve.
Bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei welcher der wenigstens eine Ausgleichskörper so dimensioniert ist, dass er bei einem sich in einer Schließstellung des Schaltventils im Aktorkolbenraum einstellenden Ausgangsdruck entspannt ist und bei geöffnetem Schaltventil durch den im Aktorkolben ansteigenden Druck komprimiert wird. Auf diese Weise wird erreicht, dass das zur Aufnahme von Kraftstoff bereitgestellte Volumen im Aktorkolbenraum bei geschlossenem Schaltventil automatisch durch Dekrompression des Ausgleichskörpers verkleinert wird, um Kraftstoff aus dem Aktorkolbenraum auszutreiben. Bei geschlossenem Schaltventil ist zwangsläufig auch das Steuerventil geschlossen, wodurch das Druckniveau im steuerventilseitigen Rücklauf soweit absinkt, dass der Aktorkolbenraum über den aktorseitigen Rücklauf in den steuerventilseitigen Rücklauf entspannt werden kann.Prefers becomes an embodiment in which the at least one compensating body is dimensioned in such a way that that he is at a in a closed position of the switching valve in the Aktorkolbenraum adjusting output pressure is relaxed and at open Switching valve compressed by the pressure rising in the actuator piston becomes. In this way it is achieved that for the absorption of fuel provided volume in Aktorkolbenraum with closed switching valve is automatically reduced by decompression of the compensation body to Expel fuel from the actuator piston chamber. When closed Switching valve is inevitable also closed the control valve, whereby the pressure level in the control valve side returns falls so far that the Aktorkolbenraum on the actuator return in the control valve side return can be relaxed.
Bei einer weiteren Ausführungsform können eine Drosselung der Steuerraumverbindung sowie die Dimensionierung des Ausgleichskörpers im Hinblick auf eine vorgegebene Öffnungszeit des Aktorkolbens ausgelegt sein. Während der Öffnungszeit ist der Aktorkolben geöffnet. Sofern mit dem Servoventil variable Öffnungszeiten realisiert werden können, wird für die Auslegung des Ausgleichskörpers bzw. für die Drosselung der Steuerraumverbindung die größte mögliche Öffnungszeit herangezogen. Die Dimensionierung der Drosselung der Steuerraumverbindung sowie des Ausgleichskörpers erfolgt dabei so, dass während dieser Öffnungszeit kein vollständiger Druckausgleich zwischen Aktorkolbenraum und Steuerraum stattfinden kann. Mit anderen Worten, durch die Steuerraumverbindung kann bei geöffnetem Aktorkolben stets soviel Kraftstoff abfliesen, dass am Steuerkolben keine in Schließrichtung wirksame resultierende Kraft entsteht. In der Folge bleibt auch der Steuerkolben geöffnet.at a further embodiment can one Throttling the control room connection and the dimensioning of compensation body with regard to a predetermined opening time of the actuator piston be designed. While the opening time the actuator piston is open. If variable opening times are realized with the servo valve can, will for the Design of the compensation body or for the throttling of the control room connection used the largest possible opening time. The Dimensioning the throttling of the control room connection and the compensation body takes place in such a way that during this opening time not complete Pressure equalization between actuator piston chamber and control room take place can. In other words, through the control room connection can at open Actuator piston always drain so much fuel that on the spool none in the closing direction effective resulting force arises. In the consequence remains also the Control piston opened.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Ausgleichskörper ein Hohlkörper sein, der mit einer elastisch verformbaren Hülle ausgestattet ist, die mit einem Gas befüllt ist. Ein derartiger Ausgleichskörper kann bei einem bereits relativ kleinem Druckanstieg eine vergleichsweise große Kompressionswirkung zeigen, da im wesentlichen nur das von der Hülle eingeschlossene Gas komprimiert wird. Der Ausgleichskörper ermöglicht somit eine effektive Volumenvergrößerung, was eine kompakte Bauweise für das Servoventil unterstützt.According to one preferred embodiment the compensation body a hollow body be equipped with an elastically deformable shell, with filled a gas is. Such a compensation body can be a comparatively at an already relatively small increase in pressure size Compression effect, since essentially only the enclosed by the shell Gas is compressed. The compensation body thus enables an effective Increase in volume, what a compact design for the servo valve is supported.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäße Servoventils ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Further important features and advantages of the servo valve according to the invention arise from the dependent claims, from the drawing and from the associated description of the figures the drawing.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Servoventils sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.embodiments the servo valve according to the invention are shown in the drawing and are explained in more detail below.
Die
einzige
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
Entsprechend
Das
Schaltventil
Der
Aktorkolben
Bei
der hier gezeigten Ausführungsform
ist der Aktor
Das
Schaltventil
Des
Weiteren ist der Aktorkolbenraum
Das
Steuerventil
Die
Verbindung der Steuerleitung
Beim
erfindungsgemäßen Servoventil
Das
erfindungsgemäße Servoventil
Bei
der hier gezeigten Ausführungsform
ist der eine Ausgleichsraum
Bevorzugt
wird der Ausgleichsraum
Das
erfindungsgemäße Servoventil
In einem Ausgangszustand ist das Servoventil
In an initial state is the servo valve
Zum
Initiieren einer Kraftstoffeinspritzung muss in der Steuerleitung
Eine
entsprechende Sperrwirkung kann auch mit Hilfe der Drossel
Da
nun einerseits durch den relativen Überdruck im aktorseitigen Rücklauf
Desweiteren
werden die Drossel
Zum
Beenden des Einspritzvorgangs muss der Druck in der Steuerleitung
Obwohl
die vorliegende Beschreibung auf ein Servoventil
- 11
- Servoventilservo valve
- 22
- Ventilkörpervalve body
- 33
- Schaltventilswitching valve
- 44
- Steuerventilcontrol valve
- 55
- Aktoractuator
- 66
- Aktorkolbenactuator piston
- 77
- SteuerraumverbindungControl room connection
- 66
- Aktorkolbenraumactuator piston
- 99
- Steuerraumcontrol room
- 1010
- erster Sitzfirst Seat
- 1111
- Steuerbohrungcontrol bore
- 1212
- Ankeranchor
- 1313
- AktorkolbenführungAktorkolbenführung
- 1414
- Federraumspring chamber
- 1515
- SchließdruckfederClosing pressure spring
- 1616
- Quernuttransverse groove
- 1717
- aktorseitiger Rücklaufaktorseitiger returns
- 1616
- Steuerkolbenspool
- 1919
- SteuerkolbenführungControl piston guide
- 2020
- DruckraumverbindungPressure chamber connection
- 2121
- Druckraumpressure chamber
- 2222
- steuerventilseitiger Rücklaufcontrol valve side returns
- 2323
- zweiter Sitzsecond Seat
- 2424
- Steuerleitungcontrol line
- 2525
- RückschlagsperrventilCheck stop valve
- 2626
- Schließfederclosing spring
- 2727
- Drosselthrottle
- 2626
- Ausgleichsraumcompensation space
- 2929
- Ausgleichskörpercompensation body
- 3030
- Hülleshell
- 3131
- Gasvolumengas volume
- 3232
- Bohrungdrilling
- 3333
- Bohrungdrilling
- 3434
- Hülseshell
- 3535
- Pfadpath
- 3535
- RücklaufsystemReturn system
Claims (11)
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Legal Events
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